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Filter werden im Einschluss des Bag-in/Bag-out Verfahrens gewechselt.

| von Dr. Thomas Schwalbe ist Geschäftsentwickler bei TRM Filter
  • Die Entstaubung toxischer Stäube und der dadurch geforderte Bedienerschutz gewinnen in der pharmazeutischen Industrie sowie in vielen anderen Prozessindustrien zunehmend an Bedeutung.
  • Die technologischen Anforderungen an Entstaubungsfiltersysteme in Containment-Ausführung gehen dabei weit über die bisherige Definition eines verbesserten Mitarbeiterschutzes hinaus.
  • Die vorgestellten Containment-Filtersysteme bieten Lösungen für Standardprozesse in abgestuften Varianten sowie ein weiterführendes System zum Schutz bei hochpotenten pharmazeutischen Wirkstoffen.

Sowohl die prozessseitigen, technologischen Vorgaben zu erfüllen als auch das ursprüngliche Ziel, den arbeitshygienischen Bedienerschutz, nicht aus den Augen zu verlieren. Um diesen Aufgaben zu begegnen, werden fallspezifische Lösungen für die jeweiligen Produkt- und Prozessanforderungen entwickelt.

Die höchstens zulässige Staublast in der Umgebungsluft einer Anlage, numerisch in µg/m³ angegeben, dient in der Pharmaindustrie als Occupational Exposure Level (OEL) benannter Richtwert für Containmentanlagen. Als arbeitshygienisch relevant wird der Bereich von 100 bis unter 0,1 µg/m³ betrachtet, eine Spannbreite von mehr als vier Zehnerpotenzen an Leckagekonzentrationen, die in Occupational Exposure Bands (OEB) von 3 bis 6 ausgedrückt werden. Damit werden sie in der Wahrnehmung auch bei OELs unter 1 µg/m³ (ab OEB 5) in eine lineare Skala übertragen. Bei sehr niedrigen OELs müssen die technischen Schutzvorrichtungen im Prozess jedoch deutlich präziser definiert und umgesetzt werden. Ebenso gewinnen ein rigoroses Prozessdesign durch vernetzte Qualitätsanalyse und vertiefte Validierung an Bedeutung. Der slowenische Hersteller von Entstaubungssystemen TRM Filter bietet Containment-Standardlösungen bis zu einem OEL von 1 µg/m³ und ein darüber hinausgreifendes System zum Schutz bei niedrigeren OELs.

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Continous-Liner: Staubsammlung in Endlosfolien.

Filterstäube als Lücke in der Stoffbilanz

Begreift man Staub, der in die Umgebung einer Anlage abgegeben wird, als gesamthafte Materialverlustrate im Prozess, so ist neben Leckagen in der Zu- und Abfuhr von Prozessmaterialien die Prozess-entstaubung als größter Verlustmassestrom an Prozessmaterialien anzusehen. Im Falle einer erfolgreich umgesetzten Containmentstrategie werden näherungsweise alle Prozessfehlleistungen, etwa in der Solidaformulierung, meist in zeitlich schwankenden Masseströmen aus dem Prozess unter Verschlussbedingungen über das Entstaubungsfiltersystem ausgeführt. In diesen Fällen besteht ein Entstaubungsfiltersystem aus mindestens zwei aufeinanderfolgenden Filterstufen, deren Betrieb und Wartung im Sinne des Containments verschlossen erfolgen müssen. Die erste Filterstufe eines solchen Filtersystemes trennt die Staublast aus dem Filtrationsluftstrom. Mit der Rotatronic Technologie des Herstellers wird sie Differenzdruck-gesteuert sekundenschnell abgereinigt. Ein Sammelsystem erfasst den Filterstaub mit geeigneten auswechselbaren Einschlusstechnologien (s. u.). Der ersten Filterstufe des Luftstromes folgt ein zweiter, nicht reinigbarer Polizeifilter. Beide Filter werden im Einschluss des Bag-in/Bag-out Verfahrens gewechselt.

 

Containment als konsequenter Mitarbeiterschutz

Hinter Containment als technologischer Ausrüstungsgestaltung darf die ursprüngliche ethische Zielsetzung eines treffsicheren arbeitshygienischen Bedienerschutzes nicht verloren gehen. Wichtig ist daher, den vorstellbaren Schutzumfang nicht nur als Quality-by-design zu postulieren, sondern in Konstruktion und Fertigungsausführung durchgängig zu beachten und systemisch zu vermessen. Denn bei den toxikologisch relevanten Staublasten handelt es sich um nicht sichtbare Leckageströme.

Im Sinne ihres mechanischen Aufbaus bestehen alle Containment-Entstaubungssysteme aus gasdichten Gehäusen, Verbindungstechnik sowie der im Betrieb veränderlichen Verbindung des Kernsystems zu den Verbrauchsteilen wie Folien und Beuteln sowie den dazugehörigen Verschlüssen. Fertigungsbegleitend werden die durchgängigen Schweißnähte, die Planarität der Dichtungsflächen und die Dichtigkeit der Gesamtkonstruktion geprüft und dokumentiert. In Zusammenarbeit mit unabhängigen Prüfinstituten werden die Containment-Entstaubungsfilter exemplarisch auf ihre Leckageraten im bestimmungsgemäßen Betrieb geprüft, einschließlich des Wechsels der Staubsammlung und der Filter. Eine quantitative Vermessung der Restleckage gelingt nach Methoden des „Good Practice Guide“ der ISPE (International Society of Pharmaceutical Engineers) mithilfe der sogenannten APCPPE (Assessing the Particulate Containment Performance of Pharmaceutical Equipment), in diesem Zusammenhang besser bekannt unter dem Namen des Vorläufers SMEPAC (Standardized Measurement of Particulate Airborne Concentration). Sie erfolgt unter den Bedingungen eines physikalisch-technischen Testlabors mithilfe einiger Dutzend spurenanalytischer Messungen von Ersatzsubstanzen, beispielsweise Laktose. Schließlich werden die jeweiligen Einzelausführungen der Entstaubungsfiltersysteme meist bei der Prozessvalidierung des Betreibers nach der FDA Richtlinie ICH Q9 untersucht.

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Der ECH Maximo ist für die hohen Anforderungen an HPAPIs ausgelegt und kann auf Maß an die jeweiligen Prozess- und Produktanforderungen angepasst werden. (Bilder: TRM)

Treffsichere Containmentstandards

Der slowenische Filterhersteller baut ECH-High-Containment-Deduster als dezentralisierte Entstaubungsfiltersysteme für die Solidaformulierung bis zu Luftströmen von 1.000 m³/h sowie ECR-Total-Pharma-Deduster für beispielsweise galenische Konditionierungsprozesse mit darüberhinausgehenden Luftströmen bis 21.000 m³/h. Mit der beschriebenen Systematik in der Containment-Funktionalität entwickelte das Unternehmen für beide Produktlinien gestufte Ausführungen: Practico bietet Containment bis zu einem OEL von 10 µg/m³, Optimo bis zu 1 µg/m³. Für höhere Anforderungen, die aus der hier beschriebenen Systematik herauslaufen, passt der Anbieter Ausführungen und Optionen seiner dafür konzipierten Filter-Produktplattform Maximo fallspezifisch an.

Der ECH Practico wird für semi-kontinuierlichen Betrieb bis zu einem OEL von 10 µg/m³ (OEB 3) ausgeführt. Zur Reinigung des Primärfilters schließt ein Ventil am Rohgaseingang. Der Verschluss unterbindet eine Rückströmung staubbeladener Reinigungsluft in den Prozess. Der Filterstaub wird in einen Safe-bag entleert. Die Filterelemente werden hier, wie bei den anderen Containment-Systemen, über Bag-in/Bag-out-ports ausgetauscht. Für voll-kontinuierlichen Betrieb bis zu einem OEL von 1 µg/m³ (bis einschließlich OEB 4) nutzt der ECH Optimo Entstaubungsfilter zwei parallele Filterkammern, von denen jeweils nur eine zur Filterreinigung für wenige Sekunden aus dem Prozessstrom isoliert wird. Füllstandsgeregelt entleert der Filterstaub aus dem Sammeltrichter in eine Endlosfolie.

 

Containment von HPAPIs durch fallspezifische Anpassung

Entstaubungs-Filtersysteme für OELs unter 1 µg/m³ (ab OEB 5) erfordern weiterführende Kriterien. Die Filter-Produktplattform des Unternehmens erfüllt dafür spezifische und funktionsbezogen definierte Ausführungsmerkmale. Es vereint die voll-kontinuierlich arbeitende und gegen Kreuzkontamination zum Prozess geschützte Konfiguration zweier paralleler Filterkammern mit dem Sekundärschutz einer Glove-box sowie einer Staubsammlung in Endlosfolie. Zudem werden Filterstäube vor dem Austausch der Filterelemente immobilisiert. Das Filtersystem ist damit für die hohen Anforderungen an HPAPIs ausgelegt und kann durch Abstimmung mit Betreibern und Prozesslieferanten auf Maß an die jeweiligen Prozess- und Produktanforderungen angepasst werden.

Achema Halle 1.1 – E13

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